Селективность защит линейных коммутационных аппаратов ВЛ 6(10) кВ при недостатке времени выдержки головного выключателя. Применение реклоузера в качестве секционолайзера

Page 1
background image

Page 2
background image

98

релейная защита и автоматика

Селективность защит линейных 
коммутационных аппаратов ВЛ 6(10) кВ
при недостатке времени выдержки 
головного выключателя. Применение 
реклоузера в качестве секционолайзера

О

беспечение  селективности,  или  спо-

собности  релейной  защиты  изби-

рательно  отключать  место  повреж-

дения  только  ближайшими  к  нему 

выключателями,  является  одним  из  основных 

требований,  предъявляемых  к  используемым 

сегодня  в  распределительных  сетях  системам 

релейной  защиты  и  автоматики.  Самым  про-

стым  и  распространенным  способом  реализа-

ции  селективности  является  ступенчатая  ме-

тодика  с  ограничением  выдержки  по  времени 

каждой  предшествующей  защиты  на  ступень 

больше,  чем  последующей.  То  есть  выключа-

тели,  расположенные  ближе  к  центру  питания, 

должны иметь большую выдержку по времени, 

чем  коммутационные  аппараты,  расположен-

ные  ближе  к  потребителю.  При  возникновении 

короткого  замыкания  (КЗ)  будет  срабатывать 

только  тот  выключатель,  который  расположен 

к месту повреждения ближе. Величина ступени 

определяется  точностью  защиты  и  быстродей-

ствием выключателя. Для электромеханических 

защит разница во времени должна быть не ме-

нее 0,40–0,50 с, для микропроцессорных защит 

современных  реклоузеров  ступень  составляет 

0,15–0,20  с.  При  установке  нескольких  комму-

тационных аппаратов на линии один за другим 

количество их будет ограничено временем вы-

держки головного выключателя фидера, которое 

в свою очередь будет ограничено возможностью 

термического  перегрева  электрооборудования 

из-за протекания по нему тока КЗ. Одним из спо-

собов решения проблемы нехватки времени яв-

ляется применение секционолайзеров.

СЕКЦИОНОЛАЙЗЕР

.

ПРИНЦИП

 

РАБОТЫ

Секционолайзер  —  это  коммутационный  ап-

парат,  принцип  действия  которого  основан  на 

отключении  участка  цепи  в  бестоковую  паузу 

на  определенном  цикле  АПВ,  обеспеченную 

силовым  подстанционным  выключателем  или 

реклоузером,  установленным  в  голове  линии, 

ближе к источнику питания.

При  использовании  секционолайзеров  не 

требуется  координировать  его  защиты  по  вре-

мени или чувствительности с защитами, распо-

ложенными выше или ниже по линии. В случае 

устойчивого  КЗ  автоматика  секционолайзера 

будет считать каждую бестоковую паузу между 

циклами  АПВ  вышестоящего  коммутационного 

аппарата. Когда количество отключений достиг-

нет  установленного  значения  секционолайзер 

откроет главные контакты и изолирует повреж-

денный участок сети. После чего головной вы-

ключатель  восстановит  электроснабжение  не-

поврежденного участка при помощи АПВ.

ПРИМЕР

 

ПРИМЕНЕНИЯ

 

В

 

СЕТИ

 10 

КВ

Рассмотрим  схему  работы  секционолайзеров 

на примере автоматизации фидера 10 кВ.

Изначально  потребители  получали  электро-

снабжение по двум радиальным фидерам с од-

носторонним питанием от 2-х центров питания. 

При  этом  отсутствовал  механизм  автоматиче-

ского  ввода  сетевого  резерва  (АВР).  Введение 

сетевого  резерва  является  одной  из  наиболее 

действенных  мер  по  увеличению  надежности. 

При проработке технического задания было при-

нято решение об объединении двух радиальных 

фидеров в один с двухсторонним питанием, осу-

ществляемым от двух независимых ПС 35/10 кВ.

В точке объединения линий устанавливается 

реклоузер  Р3,  выполняющий  функцию  пункта 

сетевого  АВР.  В  нормальном  режиме  работы 

главные  контакты  реклоузера  находятся  в  от-

крытом состоянии, то есть реклоузер отключен. 

Время  выдержки  МТЗ  головного  выключателя 

ВГ1  составляет  0,7  с.  В  нормальном  режиме 

необходимо  скоординировать  защиты  между 

головным  выключателем  ВГ1,  реклоузером  Р1 

и  реклоузером  Р2.  На  головном  выключателе 

установлена  электромеханическая  релейная 

защита на реле максимального тока типа РТ40. 

Принимаем  ступень  селективности  по  време-

ни  срабатывания  защит  0,4  с  между  ВГ1  и  Р1 

и  0,15  с  между  реклоузерами.  Таким  образом, 

время срабатывания будет:

T

ВГ1

 = 0,7 с;

T

Р1

 = 0,7 – 0,4 = 0,3 с;

T

Р2

 = 0,3 – 0,15 = 0,15 с.

Веселов

 

А

.

В

.,

 руководитель направления продаж — Россия и СНГ NOJA Power


Page 3
background image

99

Аналогично с другой стороны фидера, получаю-

щей  питание  от  ПС2  в  нормальном  режиме  (рису-

нок 1). Принимаем ступень селективности 0,4 с для 

подстанционного  выключателя  с  электромеханиче-

ской РЗиА и 0,15 с для реклоузеров. Согласовываем 

защиты выключателя ВГ2 и реклоузеров Р4 и Р5:

T

ВГ2

 = 0,7 с;

T

Р5

 = 0,7 – 0,4 = 0,3 с;

T

Р4

 = 0,3 – 0,15 = 0,15 с.

Однако ситуация по согласованию защит стано-

вится сложнее при выполнении расчетов аварийно-

го режима. Например, при потере питания на ПС2 

подстанционный  выключатель  ВГ2  задействует 

защиту минимального напряжения (ЗМН) и отклю-

чится. Реклоузер Р3 с введенной функцией АВР по-

средством интегрированных датчиков напряжения 

определит отсутствие напряжения со стороны ПС2 

и  включится.  Таким  образом,  питание  всей  линии 

будет  осуществляться  от  ПС1.  Направленные  за-

щиты реклоузеров Р4 и Р5 должны теперь работать 

в противоположном направлении. Соответственно, 

нужно согласовать между собой работу защит всех 

коммутационных аппаратов, установленных на ли-

нии (рисунок 2).

Уже для реклоузера Р3 получаем:

T

Р3

 = 0,15 – 0,15 = 0 с.

Запаса времени выдержки больше не остается.

Проблема может быть решена за счет введения 

на реклоузерах Р4 и Р5 функционала секционолай-

зера,  работающего  в  направлении  потока  мощно-

сти от ПС1 к ПС2.

СЕКЦИОНОЛАЙЗЕР

 — 

ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ

 

НАГРУЗКИ

 

ИЛИ

 

РЕКЛОУЗЕР

Традиционно  в  качестве  секционолайзеров  ис-

пользовались технически простые выключатели на-

грузки, рассчитанные на отключение рабочих токов, 

но не способные отключать высокие токи КЗ. Однако 

при разнице в стоимости в 15–25%, реклоузер — это 

более  универсальное  решение,  так  как  одно  и  то 

же устройство может одновременно выполнять две 

функции: реклоузера и секционолайзера. Примене-

ние реклоузеров особенно актуально для кольцевых 

сетей  с  сетевым  резервом.  За  счет  наличия  встро-

енных направленных защит реклоузер может рабо-

тать  как  секционолайзер  в  одном  направлении  по-

тока мощности и как полноценное коммутационное 

устройство в другом — автоматически отключать ток 

КЗ и выполнять циклы АПВ для устранения неустой-

чивых повреждений. Даже работая как секционолай-

зер  для  низких  ступеней  МТЗ1  и  МТЗ2,  реклоузер 

может быть настроен на отключение по ТО без вы-

держки  времени  в  том  же  направлении  мощности. 

Реклоузер может быть использован для АВР.

ЧЕТЫРЕ

 

ГЛАВНЫХ

 

ПРИНЦИПА

 

НАСТРОЙКИ

 

СЕКЦИОНОЛАЙЗЕРА

Для корректной настройки функции секционолайзера 

необходимо учитывать четыре основных момента:

1.  Уставка  по  току  секционолайзера  должна  быть 

меньше  (80%)  уставки  МТЗ  головного  выключа-

теля, но выше тока нагрузки. Только при соответ-

ствии уставки тока секционолайзера аварийному 

уровню, устройство начинает считать количество 

отключений головного выключателя, базируясь на 

функции обнаружения потери питания.

2.  Уставка  по  времени  выдержки  секционолайзера 

не  должна  превышать  время  выдержки  МТЗ  го-

ловного  выключателя.  После  того  как  значение 

аварийного тока в линии превысит уставку по току, 

включится таймер выдержки времени, после чего 

устройство будет находиться в режиме ожидания 

потери питания, обеспеченного аппаратом выше 

по  линии  перед  увеличением  значения  счетчика 

отключений головного аппарата.

3.  Счетчик  секционолайзера  должен  быть  установ-

лен на одно срабатывание меньше, чем количе-

ство повторных включений головного аппарата.

4.  Для согласования работы защит секционолайзеров 

при  установке  нескольких  устройств  последова-

тельно счетчик аппаратов, расположенных ближе 

к головному выключателю, должен быть установ-

ПС 1

35/6 кВ

Р 1

Р 2

Р 4

Р 3

Р 5

ВГ 2

ВГ 1

ПС 2

35/6 кВ

МТЗ

, А

300

МТЗ

, с

0,7

МТЗ

, А

250

МТЗ

, с

0,3

МТЗ

, А

200

МТЗ

, с

0,15

АВР

МТЗ

, А

200

МТЗ

, с

0,15

МТЗ

, А

250

МТЗ

, с

0,3

МТЗ

, А

300

МТЗ

, с

0,7

Рис

. 1. 

Схема

 

нормального

 

режима

ПС 1

35/6 кВ

Р 1

Р 2

Р 4

Р 3

Р 5

ВГ 2

ВГ 1

ПС 2

35/6 кВ

МТЗ

, А

300

МТЗ

, с

0,7

МТЗ

, А

250

МТЗ

, с

0,3

МТЗ

, А

200

МТЗ

, с

0,15

ЗМН

МТЗ

, А

?

МТЗ

, с

?

МТЗ

, А

?

МТЗ

, с

?

МТЗ

, А

150

МТЗ

, с

0

Рис

. 2. 

Схема

 

аварийного

 

режима

 (

аварийное

 

отключение

 

подстанции

 

ПС

2)

 6 (63) 2020


Page 4
background image

100

ПС 1

35/6 кВ

Р 1

Р 2

Р 4

Р 3

Р 5

ВГ 2

ВГ 1

ПС 2

35/6 кВ

МТЗ

, А

300

МТЗ

, с

0,7

МТЗ

, А

250

МТЗ

, с

0,3

МТЗ

, А

200

МТЗ

, с

0,15

ЗМН

МТЗ

, А

120

МТЗ

, с

0

МТЗ

, А

120

МТЗ

, с

0

МТЗ

, А

150

МТЗ

, с

0

Рис

. 5. 

Авария

 

между

 

Р

и

 

ВГ

2 (

Шаг

 2: 

АПВ

 

головного

 

аппарата

 

Р

3)

лен  на  большее  значение, 

чем у устройств, расположен-

ных дальше от источника пи-

тания с шагом селективности 

в одно срабатывание.

В реклоузераx OSM функция 

секционолайзера настраивается 

на карте АПВ при помощи про-

граммного обеспечения CMS. 

Аппарат  может  быть  настро-

ен для работы в трех режимах:

 

– режим реклоузера;

 

– режим секционолайзера;

 

– смешанный режим.

В режиме реклоузера исполь-

зуются следующие символы: R — АПВ (Reclose); L — 

отключение с запретом АПВ (Lockout); A — сигнал без 

отключения  главных  контактов  (Alarm);  D  —  защита 

выведена (Disable).

При введении функции секционолайзера на карте 

АПВ появляются два новых символа, обозначающих 

работу алгоритма защиты: C — считать отключения 

головного аппарата (Count); S — секционировать ли-

нию (Sectionalize).

Уникальной особенностью реклоузера OSM явля-

ется возможность работы в смешанном режиме. Мы 

можем  настроить  режим  реклоузера  в  прямом  на-

правлении потока мощности и режим секционолайзе-

ра — в обратном (рисунок 3). В этом случае, напри-

мер, для МТЗ1+ мы будем использовать символы «R» 

и «L», а для обратного МТЗ1– задействуем «C» и «S».

Для настройки уставок используем принципы, при-

веденные выше.

Уставки по току: 

I

Р3

 = 150 А;

I

Р4

 = 150 × 80% = 120 А;

I

Р5

 = 150 × 80% = 120 А. 

Обеспечивать селективность Р5 от Р4 по току не 

требуется, оба реклоузера должны быть отстроены от 

головного Р3.

Уставки по времени выдержки:

T

Р3

 = 0 с;  

T

Р4

 = 0 с;  

T

Р5

 = 0 с.

Счетчики  отключений  относительно  головного 

аппарата и между собой: Р3 — 3 цикла АПВ; Р4 — 

счетчики 2-х отключений Р3 с последующим секцио-

нированием; Р5 — счетчики 1-го отключения Р3 с по-

следующим секционированием.

АЛГОРИТМ

 

РАБОТЫ

 

СХЕМЫ

Рассмотрим алогритм работы схемы при возникнове-

нии устойчивой аварийной ситуации с превышением 

тока уставки 150 А на участке ВЛ между Р5 и ВГ2.

 

Шаг

 1 

(рисунок 4)

Реклоузер Р3 — защитное отключение из-за пре-

вышения тока уставки МТЗ.

Реклоузеры  Р5  и  Р4  фиксируют  превышение 

тока  уставки  в  момент  аварии.  После  отключения 

головного реклоузера Р3 отсутствие напряжения на 

главных контактах Р5 и Р4 детектируется датчиками 

напряжения  —  счетчики  защитных  отключений  го-

ловного аппарата перемещаются на одно значение, 

но отключения Р5 и Р4 не происходит.

 

Шаг

 2

 (рисунок 5)

Реклоузер Р3 производит АПВ на КЗ, так как за-

мыкание устойчивое.

Режим реклоузера

Режим 

секционолайзера

Смешанный режим

Рис

. 3. 

Настройка

 

режима

 

секционирования

 

в

 

ПО

 CMS

ПС 1

35/6 кВ

Р 1

Р 2

Р 4

Р 3

Р 5

ВГ 2

ВГ 1

ПС 2

35/6 кВ

МТЗ

, А

300

МТЗ

, с

0,7

МТЗ

, А

250

МТЗ

, с

0,3

МТЗ

, А

200

МТЗ

, с

0,15

ЗМН

МТЗ

, А

120

МТЗ

, с

0

МТЗ

, А

120

МТЗ

, с

0

МТЗ

, А

150

МТЗ

, с

0

Рис

. 4. 

Авария

 

между

 

Р

и

 

ВГ

2 (

Шаг

 1: 

Защитное

 

отключение

 

головного

 

аппарата

 

Р

3)

РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА

И  АВТОМАТИКА


Page 5
background image

101

ПС 1

35/6 кВ

Р 1

Р 2

Р 4

Р 3

Р 5

ВГ 2

ВГ 1

ПС 2

35/6 кВ

МТЗ

, А

300

МТЗ

, с

0,7

МТЗ

, А

250

МТЗ

, с

0,3

МТЗ

, А

200

МТЗ

, с

0,15

ЗМН

МТЗ

, А

120

МТЗ

, с

0

МТЗ

, А

120

МТЗ

, с

0

МТЗ

, А

150

МТЗ

, с

0

ПС 1

35/6 кВ

Р 1

Р 2

Р 4

Р 3

Р 5

ВГ 2

ВГ 1

ПС 2

35/6 кВ

МТЗ

, А

300

МТЗ

, с

0,7

МТЗ

, А

250

МТЗ

, с

0,3

МТЗ

, А

200

МТЗ

, с

0,15

ЗМН

МТЗ

, А

120

МТЗ

, с

0

МТЗ

, А

120

МТЗ

, с

0

МТЗ

, А

150

МТЗ

, с

0

Рис

. 6. 

Авария

 

между

 

Р

и

 

ВГ

2 (

Шаг

 3: 2-

е

 

защитное

 

отключение

 

головного

 

аппарата

 

Р

3)

Рис

. 7. 

Авария

 

между

 

Р

и

 

ВГ

2 (

Шаг

 4: 2-

е

 

АПВ

 

и

 

восстановление

 

электроснабжения

)

 

Шаг

 3 

(рисунок 6)

Реклоузер Р3 производит второе 

защитное отключение.

Реклоузер P4 — счетчик переме-

щается на одно значение, но отклю-

чения не происходит, так как Р4 на-

строен на отключение только после 

3-го отключения головного Р3.

Реклоузер P5 — счетчик смеща-

ется  на  значение  «S»  и  в  бестоко-

вую паузу отключает поврежденную 

линию, секционируя поврежденный 

участок.

Шаг

 4 

(рисунок 7)

Реклоузер  Р3  производит  вто-

рое АПВ и так как участок после Р5 

изолирован,  то  электроснабжение 

оставшейся части линии восстанав-

ливается.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Встроенная в реклоузер OSM функ-

ция  секционолайзера  решает  про-

блему  селективности  релейных 

защит  в  сетях  с  разветвленной  то-

пологией  без  изменения  выдержки 

времени  головных  выключателей. 

Применение  смешанного  режима 

работы  направленных  защит  дает 

возможность  использовать  одно 

и то же устройство в режиме рекло-

узера и секционолайзера без внесе-

ния изменений в настройки устрой-

ства.

Реклоузер

 

в

 

качестве

 

секционолайзера

 

на

 

ВЛ

 10 

кВ

®

www.nojapower.ru

 6 (63) 2020


Читать онлайн

Обеспечение селективности, или способности релейной защиты избирательно отключать место повреждения только ближайшими к нему выключателями, является одним из основных требований, предъявляемых к используемым сегодня в распределительных сетях системам релейной защиты и автоматики. Самым простым и распространенным способом реализации селективности является ступенчатая методика с ограничением выдержки по времени каждой предшествующей защиты на ступень больше, чем последующей.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 1(70), январь-февраль 2022

Превентивное управление нагрузкой в сетях 0,4 кВ в целях предотвращения возникновения аварийных ситуаций

Управление сетями / Развитие сетей Энергоснабжение / Энергоэффективность Релейная защита и автоматика
Удинцев Д.Н. Милованов П.К. Зуев А.И.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 5(68), сентябрь-октябрь 2021

Внедрение цифрового дистанционного управления оборудованием и МП устройствами РЗА на подстанциях 110–220 кВ ПАО «Россети Московский регион»

Релейная защита и автоматика
Гвоздев Д.Б. Грибков М.А. Бороздин А.А. Рыбаков А.К.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»